説明

トナーおよびその製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置

【課題】 フィルミングの発生がなく、定着性および転写効率が良好で高画質画像を得ることのできるトナーおよびその製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナーが、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を含む第1のトナー粒子群と、少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を含み、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群とを含んで構成されるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式または静電印刷方式などの画像形成装置において、潜像の現像に用いられるトナーおよびその製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
潜像を顕像化するトナーは、種々の画像形成プロセスに用いられており、その一例として電子写真方式の画像形成プロセスに用いられることが知られている。
【0003】
電子写真方式の画像形成プロセスを利用する画像形成装置においては、一般的に、潜像担持体である感光体表面の感光層を均一に帯電させる帯電工程、帯電状態にある感光体表面に原稿像の信号光を投射して静電潜像を形成する露光工程、感光体表面の静電潜像に電子写真用トナーを供給して顕像化する現像工程、感光体表面のトナー像を紙、OHPシートなどの記録媒体に転写する転写工程、トナー像を加熱、加圧などにより記録媒体上に定着させる定着工程およびトナー像転写後の感光体表面に残留するトナーなどをクリーニングブレードにより除去して清浄化するクリーニング工程を実行して記録媒体上に所望の画像を形成する。記録媒体へのトナー像の転写は、中間転写媒体を介して行われることもある。
【0004】
このような画像形成装置に使用される現像剤としては、トナーのみを主成分とする一成分現像剤と、トナーとキャリアとを混合して使用する二成分現像剤とがある。また、これらの現像剤に用いられるトナーの製法としては、結着樹脂、着色剤、離型剤および帯電制御剤などを含むトナー原料を溶融混練後、粉砕および分級する混練粉砕法が広く用いられている。
【0005】
近年、これらの画像形成装置においてより高画質な画像を得るために、現像剤を構成するトナーの小粒径化が図られているが、トナーの小粒径化にともなって離型剤の表面露出割合が高くなるために、感光体上のフィルミングの発生が問題となる。しかし、このようなフィルミングの発生を抑えるためにトナー全体における離型剤の分散性を向上させると、定着性が悪化してしまう。
【0006】
また、トナーの小粒径化にともなってトナーと感光体との付着力が強くなるために、転写効率が悪化してしまうという問題もある。
【0007】
このような問題を解決するために、たとえば特許文献1では、平均粒径の異なる少なくとも2種類のトナー粒子を混合して用い、小粒径トナーに使用するワックスについて、大粒径トナーに対しその含有量を低減するか、あるいは軟化点の高いものを使用することにより、感光体上のフィルミングの発生を防止し、高品質で鮮明な画像を得る技術について開示されている。
【0008】
また特許文献2では、平均粒径が異なる少なくとも2種のトナーの混合物において、同じ種類の離型剤を用いる時は、該離型剤を大粒径トナーに多く、小粒径トナーに少なく含有させ、さらに離型剤の分子量を変えるときは、小粒径トナーに分子量の大きいものを、大粒径トナーに分子量の小さいものを含有させることにより、耐久性に優れたトナーを得る技術について開示されている。
【0009】
【特許文献1】特開平7−261452号公報
【特許文献2】特開平2−158748号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献1および2に開示される小粒径トナーにおける離型剤の含有量を減らす技術では、小粒径トナーにおける離型効果を充分に得ることができなくなるため、高温域でのマイクロオフセットが発生しやすくなるおそれがある。また、特許文献1には小粒径トナーに軟化点の高いワックスを使用する技術が開示され、特許文献2には小粒径トナーに分子量の大きい離型剤を使用する技術が開示されているが、これらの技術では感光体上のフィルミングの発生を充分に防止することはできない。さらに、特許文献1および2ではトナーの小粒径化にともなう転写効率悪化の問題は解決されていない。
【0011】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィルミングの発生がなく、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることのできるトナーおよびその製造方法、二成分現像剤、現像装置ならびに画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を含む第1のトナー粒子群と、
少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を含み、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群とを含んで構成されることを特徴とするトナーである。
【0013】
また本発明のトナーは、第1および第2の結着樹脂は、酸価が5mgKOH/g以上であることを特徴とする。
【0014】
また本発明のトナーは、第1の離型剤は、酸価が3mgKOH/g未満であり、第2の離型剤は、酸価が3mgKOH/g以上であることを特徴とする。
【0015】
また本発明のトナーは、第1の結着樹脂の軟化点は、第2の結着樹脂の軟化点よりも高いことを特徴とする。
【0016】
また本発明のトナーは、第1および第2の結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする。
【0017】
また本発明のトナーは、第1の離型剤は、融点が70℃以下であることを特徴とする。
また本発明は、前記トナーの製造方法であって、
少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を混合して第1の混合物を作製する第1の前混合工程と、
第1の混合物を溶融混練して第1の溶融混練物を作製する第1の溶融混練工程と、
第1の溶融混練物を粉砕して第1の粉砕物を作製する第1の粉砕工程と、
第1の粉砕物を分級して第1のトナー粒子群を作製する第1の分級工程と、
少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を混合して第2の混合物を作製する第2の前混合工程と、
第2の混合物を溶融混練して第2の溶融混練物を作製する第2の溶融混練工程と、
第2の溶融混練物を粉砕して第2の粉砕物を作製する第2の粉砕工程と、
第2の粉砕物を分級して、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群を作製する第2の分級工程と、
第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合する混合工程とを含むことを特徴とするトナーの製造方法である。
【0018】
また本発明のトナーの製造方法は、第1のトナー粒子群の体積平均粒径が4μm以上7μm以下であり、第2のトナー粒子群の体積平均粒径が3μm以上5μm以下であることを特徴とする。
【0019】
また本発明のトナーの製造方法は、第1の前混合工程において、第1の離型剤を第1の混合物に対して4.0重量%以上混合し、第2の前混合工程において、第2の離型剤を第2の混合物に対して4.0重量%以上混合することを特徴とする。
また本発明は、前記トナーとキャリアとを含むことを特徴とする二成分現像剤である。
【0020】
また本発明は、前記二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置である。
また本発明は、前記現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、本発明のトナーは、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を含む第1のトナー粒子群と、少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を含み、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群とを含んで構成される。
【0022】
このように、体積平均粒径の大きい第1のトナー粒子群において、第1の結着樹脂に対して低極性であり、第1の結着樹脂に対して低分散性の離型剤を含有させることにより、トナー粒子の表面に離型剤が存在しやすくなる。そのため定着時に離型剤を染み出しやすくすることができ、定着性、特に低温定着性を良好にすることができる。また、体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群において、第2の結着樹脂の極性に対して高極性であり、第2の結着樹脂に対して高分散性の離型剤を含有させることにより、フィルミングの発生を抑えることができ、さらにトナーの感光体への付着力を小さくすることができるため転写効率を良好にすることができる。
【0023】
したがって本発明のトナーは、第1のトナー粒子群および第2のトナー粒子群を含むことにより、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0024】
また本発明によれば、第1および第2の結着樹脂は、酸価が5mgKOH/g以上であることが好ましい。これにより、より確実にフィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0025】
また本発明によれば、第1の離型剤は、酸価が3mgKOH/g未満であり、第2の離型剤は、酸価が3mgKOH/g以上であることが好ましい。これにより、より確実にフィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0026】
また本発明によれば、第1の結着樹脂の軟化点は、第2の結着樹脂の軟化点よりも高いことが好ましい。これにより、フィルミングの発生をより抑え、定着性および転写効率をより向上させることができ、より優れた高画質画像を得ることができる。
【0027】
また本発明によれば、第1および第2の結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。このように、耐久性および透明性に優れ、また軟化点の低いポリエステル樹脂を含有することにより、耐久性および発色性に優れるトナーを得ることができる。さらに、より低い温度で定着することのできる低温定着性に優れるトナーを得ることができる。また酸価や軟化温度などの物性値を容易に調整できるため、より容易に、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0028】
また本発明によれば、第1の離型剤は、融点が70℃以下であることが好ましい。これにより、低温定着性により優れたトナーを得ることができる。
【0029】
また本発明によれば、前記トナーの製造方法は、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を混合して第1の混合物を作製する第1の前混合工程と、第1の混合物を溶融混練して第1の溶融混練物を作製する第1の溶融混練工程と、第1の溶融混練物を粉砕して第1の粉砕物を作製する第1の粉砕工程と、第1の粉砕物を分級して第1のトナー粒子群を作製する第1の分級工程と、少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を混合して第2の混合物を作製する第2の前混合工程と、第2の混合物を溶融混練して第2の溶融混練物を作製する第2の溶融混練工程と、第2の溶融混練物を粉砕して第2の粉砕物を作製する第2の粉砕工程と、第2の粉砕物を分級して、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群を作製する第2の分級工程と、第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合する混合工程とを含む。
【0030】
これにより、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる本発明のトナーを製造することができる。
【0031】
また本発明によれば、第1のトナー粒子群の体積平均粒径が4μm以上7μm以下であり、第2のトナー粒子群の体積平均粒径が3μm以上5μm以下であることにより、混合工程後に得られるトナーの粒度分布の範囲が4μm以上7μm以下となり、トナー飛散を抑え、より高精細で高解像度の高画質画像を得ることができる。
【0032】
また本発明によれば、第1の前混合工程において、第1の離型剤を第1の混合物に対して4.0重量%以上混合し、第2の前混合工程において、第2の離型剤を第2の混合物に対して4.0重量%以上混合することが好ましい。このように、第1および第2の前混合工程における離型剤の混合量を上記範囲にすることにより、フィルミングの発生を抑制する効果と、定着性および転写効率の向上効果とをバランスよく調整することができ、より優れた高画質画像を得ることができる。
【0033】
また本発明によれば、本発明の二成分現像剤は、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる本発明のトナーと、キャリアとを含むことにより、二成分現像剤の熱凝集を抑制することができ、長期にわたって安定して高画質画像を得ることができる。
【0034】
また本発明によれば、本発明の現像装置は、前記二成分現像剤を用いて現像を行うことにより、感光体上に高精細で高解像度のトナー像を形成することができる。
【0035】
また本発明によれば、本発明の画像形成装置は、前記現像装置を備えることにより、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0036】
本発明のトナーは、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を含む第1のトナー粒子群と、少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の離型剤を含み、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群とを含んで構成されるトナーである。
【0037】
本発明において、極性の有無および高低は、たとえば結着樹脂および離型剤中に含まれるイオン性基の量に基づいて判断できる。すなわち、イオン性基の量がある一定の基準よりも多いか少ないかによって極性の有無および高低を判断できる。
【0038】
またイオン性基の量は、たとえば、結着樹脂および離型剤の酸価によって判断できる。すなわち、酸価の値が大きいほどイオン性基が多く、酸価の値が小さいほどイオン性基が少ない。酸価は以下のようにして中和滴定法によって測定できる。テトラヒドロフラン(THF)50mLに、試料5gを溶解させ、指示薬としてフェノールフタレインのエタノール溶液を数滴加えた後、0.1モル/Lの水酸化カリウム(KOH)水溶液で滴定を行なう。そして試料溶液の色が無色から紫色に変化した点を終点とし、終点に達するまでに要した水酸化カリウム水溶液の量と滴定に供した試料の重量とから、酸価(mgKOH/g)を算出する。
【0039】
離型剤の結着樹脂に対する分散性は、結着樹脂および離型剤の極性に依存し、極性を有する結着樹脂に対しては高極性の離型剤の分散性は高くなり、極性を有しない結着樹脂に対しては低極性の離型剤の分散性は高くなる。
【0040】
したがって、体積平均粒径の大きい第1のトナー粒子群に、第1の結着樹脂に対して低極性であり、第1の結着樹脂に対して低分散性の離型剤を含有させることにより、トナー粉砕時に離型剤が粉砕助剤として働き、トナーの粉砕界面、すなわちトナー粒子の表面に離型剤が存在しやすくなる。そのため第1のトナー粒子群において、定着時に離型剤を染み出しやすくすることができ、定着性、特に低温定着性を良好にすることができる。
【0041】
一方、体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群に、第2の結着樹脂の極性に対して高極性であり、第2の結着樹脂に対して高分散性の離型剤を含有させることにより、第2のトナー粒子群において、フィルミングの発生を抑えることができ、さらにトナーの感光体への付着力を小さくすることができるため転写効率を良好にすることができる。
【0042】
本発明のトナーは、上述の第1のトナー粒子群および第2のトナー粒子群を含むことにより、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0043】
なお、極性の有無および高低の判断は、上述の結着樹脂および離型剤中に含まれるイオン性基の量に基づく判断に限定されるものではなく、たとえば、結着樹脂および離型剤中に含まれる炭素より電気陰性度の高い原子の含有量に基づく判断や、結着樹脂および離型剤のアセトンなどの極性溶媒に対する溶解度に基づく判断などであってもよい。
【0044】
以下に、本発明のトナーの製造方法について説明する。図1は、本発明のトナーの製造方法の手順の一例を示すフロー図である。本発明のトナーの製造方法は、図1に示すように、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を混合して第1の混合物を作製する第1の前混合工程(ステップS1)と、第1の混合物を溶融混練して第1の溶融混練物を作製する第1の溶融混練工程(ステップS2)と、第1の溶融混練物を粉砕して第1の粉砕物を作製する第1の粉砕工程(ステップS3)と、第1の粉砕物を分級して第1のトナー粒子群を作製する第1の分級工程(ステップS4)と、少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を混合して第2の混合物を作製する第2の前混合工程(ステップS5)と、第2の混合物を溶融混練して第2の溶融混練物を作製する第2の溶融混練工程(ステップS6)と、第2の溶融混練物を粉砕して第2の粉砕物を作製する第2の粉砕工程(ステップS7)と、第2の粉砕物を分級して、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群を作製する第2の分級工程(ステップS8)と、第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合する混合工程(ステップS9)とを含む。
【0045】
以下に、ステップS1〜ステップS9の各製造工程について詳細に説明する。なお、第1のトナー粒子群を作製するためのステップS1〜ステップS4までの製造工程と、第2のトナー粒子群を作製するためのステップS5〜ステップS8までの製造工程とは同時進行で行われてもよいし、どちらかの製造工程が先に行われてもよい。ステップS0からステップS1またはステップS5に移行する、もしくはステップS0からステップS1およびステップS5に移行することで本発明のトナーの製造が開始される。
【0046】
[第1および第2の前混合工程]
ステップS1の第1の前混合工程では、少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を混合機により乾式混合して第1の混合物を作製する。ステップS5の第2の前混合工程では、少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して低極性の第2の離型剤を用いる以外は、第1の前混合工程と同様にして第2の混合物を作製する。以下、「第1および第2の結着樹脂」、「第1および第2の着色剤」および「第1および第2の離型剤」を、単に「結着樹脂」、「着色剤」および「離型剤」と記す場合がある。
【0047】
第1および第2の混合物には、結着樹脂、着色剤および離型剤の他に、その他のトナー添加成分が含有されていてもよい。その他のトナー添加成分としては、たとえば、帯電制御剤などが挙げられる。
【0048】
乾式混合に用いられる混合機としては公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。
【0049】
以下にトナーを構成する各成分について説明する。
(a)結着樹脂
本発明のトナーに用いられる第1および第2の結着樹脂は、極性を有するものであり、たとえば、酸価が5mgKOH/g以上であるものが好ましい。このように、第1および第2の結着樹脂は、酸価が5mgKOH/g以上であることにより、より確実にフィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0050】
結着樹脂の種類としては、特に限定されるものではなく、ブラックトナーまたはカラートナー用の結着樹脂を使用することができ、たとえば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレンおよびスチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。また原料モノマー混合物に対応する離型剤を混合し、重合反応させて得られる樹脂を用いてもよい。結着樹脂は1種を単独で使用でき、または2種以上を併用できる。
【0051】
第1および第2の結着樹脂は、上述の中でも特にポリエステル樹脂を含有することが好ましい。ポリエステル樹脂はアクリル樹脂などの他の樹脂と比較して耐久性および透明性に優れ、また軟化点(Tm)が低い。したがって、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有することにより、耐久性および発色性に優れるトナーを得ることができる。さらに、より低い温度で定着することのできる低温定着性に優れるトナーを得ることができる。
【0052】
またポリエステル樹脂は、縮重合反応によって合成することができる。たとえば、有機溶媒中または無溶媒下で、触媒の存在下に多塩基酸類と多価アルコール類とを重縮合反応、具体的には脱水縮合反応させることによって合成することができる。このとき、多塩基酸類の一部に、多塩基酸のメチルエステル化物を用い、脱メタノール重縮合反応を行なってもよい。多塩基酸類と多価アルコール類との重縮合反応は、生成するポリエステル樹脂の酸価および軟化温度が、合成しようとするポリエステル樹脂における値となったところで終了させればよい。この重縮合反応において、多塩基酸類と多価アルコール類との配合比および反応率などの反応条件を適宜変更することによって、たとえば、得られるポリエステル樹脂の末端に結合するカルボキシル基の含有量、ひいては得られるポリエステル樹脂の酸価を容易に調整することができ、これにより軟化温度などの物性値も容易に調整することもできる。したがって、結着樹脂としてポリエステル樹脂を含有することにより、より容易に、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0053】
結着樹脂のガラス転移点(Tg)は、特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、得られるトナーの定着性および保存安定性などを考慮すると、30℃以上80℃以下であることが好ましい。30℃未満であると、保存安定性が不充分になるため画像形成装置内部でのトナーの熱凝集が起こりやすくなり、現像不良が発生するおそれがある。また高温オフセット現象が発生し始める温度が低下してしまう。「高温オフセット現象」とは、定着ローラなどの定着部材で加熱および加圧してトナーを記録媒体に定着させる際に、トナーが過熱されることによってトナー粒子の凝集力がトナーと定着部材との接着力を下回ってトナー層が分断され、トナーの一部が定着部材に付着して取去られる現象のことである。また80℃を超えると、定着性が低下するため定着不良が発生するおそれがある。
【0054】
結着樹脂の軟化点(Tm)は、特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、150℃以下であることが好ましく、さらには80℃以上150℃以下であることが好ましい。80℃未満であると、トナーの保存安定性が低下し、画像形成装置内部でトナーの熱凝集が起こりやすくなり、トナーを安定して潜像担持体に供給することができず、現像不良が発生するおそれがある。また画像形成装置の故障が誘発されるおそれもある。150℃を超えると、第1および第2の溶融混練工程において結着樹脂が溶融しにくくなるため、トナー原料の溶融混練が困難になり、溶融混練物中における着色剤、離型剤および帯電制御剤などの分散性が低下するおそれがある。またトナーを記録媒体に定着させる際に、トナーが溶融または軟化しにくくなるので、トナーの記録媒体への定着性が低下し、定着不良が発生するおそれがある。
【0055】
第1の結着樹脂の軟化点は、第2の結着樹脂の軟化点よりも高いことが好ましい。第1の結着樹脂の軟化点と第2の結着樹脂の軟化点との差は、5℃以上30℃以下であることが好ましい。これにより、第1のトナー粒子群における第1の離型剤の分散性がより低下するため、定着時に離型剤をより染み出しやすくすることができ、定着性、とくに低温定着性をより良好にすることができる。また第2の結着樹脂における第2の離型剤の分散性がより向上するため、フィルミングの発生をより抑えることができ、さらにトナーの感光体への付着力をより小さくすることができるため転写効率をより良好にすることができる。したがって、フィルミングの発生をより抑え、定着性および転写効率をより向上させることができ、より優れた高画質画像を得ることができる。
【0056】
第1および第2の結着樹脂には、同じ種類のものを使用してもよいし、異なる種類のものを使用してもよい。
【0057】
(b)着色剤
着色剤としては、たとえば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤およびブラックトナー用着色剤などが挙げられる。
【0058】
イエロートナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15、およびC.I.ピグメントイエロー17などのアゾ系顔料、黄色酸化鉄および黄土などの無機系顔料、C.I.アシッドイエロー1などのニトロ系染料、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19、およびC.I.ソルベントイエロー21などの油溶性染料などが挙げられる。
【0059】
マゼンタトナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ベーシックレッド10、およびC.I.ディスパーズレッド15などが挙げられる。
【0060】
シアントナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ソルベントブルー55、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ダイレクトブルー25、およびC.I.ダイレクトブルー86などが挙げられる。
【0061】
ブラックトナー用着色剤としては、たとえば、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、およびアセチレンブラックなどのカーボンブラックが挙げられる。これら各種カーボンブラックの中から、得ようとするトナーの設計特性に応じて、適切なカーボンブラックを適宜選択すればよい。
【0062】
これらの顔料以外にも、紅色顔料、緑色顔料などを使用できる。着色剤は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。また、同色系のものを2種以上用いることができ、異色系のものをそれぞれ1種または2種以上用いることもできる。
【0063】
着色剤は、マスターバッチとして使用されることが好ましい。着色剤のマスターバッチは、たとえば、合成樹脂の溶融物と着色剤とを混練することによって製造することができる。合成樹脂としては、トナーの結着樹脂と同種の樹脂またはトナーの結着樹脂に対して良好な相溶性を有する樹脂が使用される。マスターバッチ中における着色剤の使用割合は特に制限されないけれども、好ましくは合成樹脂100重量部に対して30重量部以上100重量部以下、すなわちマスターバッチ100重量%に対して23重量%以上50重量%以下である。マスターバッチは、たとえば粒径2mm以上3mm以下程度に造粒されて用いられる。
【0064】
本発明のトナーにおける着色剤の含有量は特に制限されないけれども、第1のトナー粒子群および第2のトナー粒子群それぞれにおいて、結着樹脂100重量部に対して4重量部以上20重量部以下であることが好ましい。マスターバッチを用いる場合、本発明のトナーにおける着色剤の含有量が上記範囲になるように、マスターバッチの使用量を調整することが好ましい。着色剤を上記範囲で用いることによって、充分な画像濃度を有し、発色性が高く画像品位に優れる良好な画像を形成することができる。
【0065】
第1および第2の着色剤には、同じ種類のものを使用してもよいし、異なる種類のものを使用してもよいが、同じ種類のものを使用する方が好ましい。
【0066】
(c)離型剤
離型剤を含有させることによって、オフセット防止効果を高めることができる。本発明のトナーに用いられる第1の離型剤は、酸価が3mgKOH/g未満であり、第2の離型剤は、酸価が3mgKOH/g以上であることが好ましい。これにより、より確実にフィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる。
【0067】
離型剤の種類としては、たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、ならびにマイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子ポリプロピレンワックスおよびその誘導体、ならびにポリオレフィン系重合体ワックスおよびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、およびビニル系モノマーとワックスとの共重合物などが含まれる。
【0068】
第1の離型剤の混合量としては、特に限定されず広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは第1の混合物に対して4.0重量%以上である。また第2の離型剤の混合量としては、特に限定されず広い範囲から適宜選択できるけれども、好ましくは第2の混合物に対して4.0重量%以上である。このように、第1および第2の前混合工程における離型剤の混合量を上記範囲にすることにより、フィルミングの発生を抑制する効果と、定着性および転写効率の向上効果とをバランスよく調整することができ、より優れた高画質画像を得ることができる。離型剤の混合量が、4.0重量%未満であると、離型剤の機能を充分に得られないおそれがある。
【0069】
第1の離型剤の融点は、70℃以下であることが好ましい。これにより、低温定着性により優れたトナーを得ることができる。第1の離型剤の融点が70℃を超えると、トナーを記録媒体に定着するときに離型剤が充分に溶出することができず、耐高温オフセット性の向上効果が充分に発揮されないおそれがある。
【0070】
第2の離型剤の融点は、50℃以上150℃以下であることが好ましく、さらには、120℃以下であることが好ましい。融点が50℃未満であると、現像装置内において離型剤が溶融してトナー粒子同士が凝集したり、感光体上のフィルミング発生などの不良を引き起こすおそれがある。融点が150℃を超えると、トナーを記録媒体に定着するときに離型剤が充分に溶出することができず、耐高温オフセット性の向上効果が充分に発揮されないおそれがある。
【0071】
ここで、離型剤の融点とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry
:略称DSC)によって得られるDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの頂点の温度のことである。
【0072】
(d)帯電制御剤
トナーには、結着樹脂、着色剤および離型剤の他に、帯電制御剤などのその他のトナー添加成分が含有されていてもよい。帯電制御剤は、トナーの摩擦帯電量を好適な範囲にするために内添される。帯電制御剤としては、正電荷制御用または負電荷制御用の帯電制御剤を使用できる。正電荷制御用の帯電制御剤としては、たとえば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、およびアミジン塩などが挙げられる。負電荷制御用の帯電制御剤としては、たとえば、オイルブラックおよびスピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、ならびに樹脂酸石鹸などが挙げられる。帯電制御剤は1種を単独で使用でき、または2種以上を併用できる。
【0073】
本発明のトナーにおける帯電制御剤の含有量は特に制限されないけれども、第1のトナー粒子群および第2のトナー粒子群それぞれにおいて、結着樹脂100重量部に対して0.5重量部以上5重量部以下であることが好ましく、さらには0.5重量部以上3重量部以下であることが好ましい。帯電制御剤の混合量を上記範囲にすることにより、トナーの帯電量を容易に最適な値に調整することができ、帯電特性の安定化を容易に図ることができる。帯電制御剤の混合量が5重量部を超えると、キャリアが汚染されてしまい、トナー飛散が発生するおそれがある。また0.5重量部未満であると、トナーに充分な帯電特性を付与することができないおそれがある。
【0074】
[第1および第2の溶融混練工程]
ステップS2の第1の溶融混練工程およびステップS6の第2の溶融混練工程では、ステップS1の第1の前混合工程およびステップS5の第2の前混合工程にて作製された第1の混合物および第2の混合物をそれぞれ溶融混練して第1の溶融混練物および第2の溶融混練物を作製する。溶融混練は、結着樹脂の軟化点以上、熱分解温度未満の温度に加熱して行われる。これにより、結着樹脂が溶融または軟化され、結着樹脂中に着色剤、離型剤および帯電制御剤などの結着樹脂以外のトナー原料を分散させることができる。溶融混練時における具体的な加熱温度としては、たとえば80℃以上200℃以下であることが好ましく、さらには100℃以上150℃以下であることが好ましい。
【0075】
溶融混練には、ニーダ、二軸押出機、二本ロールミル、三本ロールミルおよびラボブラストミルなどの混練機を用いることができ、このような混練機としては、たとえば、TEM−100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM−65、PCM−65/87、PCM−30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)などの一軸または二軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)などのオープンロール方式の混練機などが挙げられる。また、複数の混練機を用いて溶融混練を行っても構わない。
【0076】
[第1および第2の粉砕工程]
ステップS3の第1の粉砕工程およびステップS7の第2の粉砕工程では、ステップS2の第1の溶融混練工程およびステップS6の第2の溶融混練工程にてそれぞれ作製された第1の溶融混練物および第2の溶融混練物をそれぞれ固化した後粉砕して第1の粉砕物および第2の粉砕物を作製する。第1の溶融混練物および第2の溶融混練物は、たとえば冷却などにより固化された後、まずハンマーミルまたはカッターミルなどによって、たとえば100μm以上5mm以下程度の体積平均粒径を有する第1の粗粉砕物および第2の粗粉砕物にそれぞれ粉砕される。その後、得られた第1の粗粉砕物および第2の粗粉砕物は、それぞれ所望の体積平均粒径の第1の粉砕物および第2の粉砕物にまで粉砕される。第1の粗粉砕物および第2の粗粉砕物の粉砕には、たとえば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機や、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に上記の粗粉砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などを用いることができる。
【0077】
[第1および第2の分級工程]
ステップS4の第1の分級工程およびステップS8の第2の分級工程では、ステップS3の第1の粉砕工程およびステップS7の第2の粉砕工程にてそれぞれ作製された第1の粉砕物および第2の粉砕物をそれぞれ分級して、第1のトナー粒子群および第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群を作製する。
【0078】
分級を行う分級機としては、公知のものを使用でき、たとえば、旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)などが挙げられる。
【0079】
第1の分級工程は、分級条件を適宜調整して、分級後に得られる第1のトナー粒子群の体積平均粒径が4μm以上7μm以下となるように行われることが好ましい。第1のトナー粒子群の体積平均粒径が4μm未満であると、トナー中の体積平均粒径2μm以下の小粒径粒子の含有量が多くなりすぎるためトナー飛散による機内汚染が発生するおそれがある。また7μmを超えると、高精細で高解像度の画像を得ることができないおそれがある。
【0080】
第2の分級工程は、分級条件を適宜調整して、分級後に得られる第2のトナー粒子群の体積平均粒径が3μm以上5μm以下となるように行われることが好ましい。第2のトナー粒子群の体積平均粒径が3μm未満であると、トナー中の小粒径粒子の含有量が多くなりすぎるためトナー飛散による機内汚染が発生するおそれがある。また7μmを超えると、高精細で高解像度の画像を得ることができないおそれがある。
【0081】
第1および第2のトナー粒子群の体積平均粒径が上記範囲を満たすことにより、混合工程後に得られるトナーの粒度分布の範囲が4μm以上7μm以下となり、トナー飛散を抑え、より高精細で高解像度の高画質画像を得ることができる。
【0082】
また、第2のトナー粒子群の粒度分布の変動係数(CV値)は、30%以下であることが好ましい。第2のトナー粒子群の粒度分布の変動係数が上記範囲を満たすことにより、体積平均粒径2μm以下の小粒径粒子の量を制限し、流動性低下によるトナー飛散や、転写効率の悪化により生じる画質低下を防止することができる。第2のトナー粒子群の粒度分布の変動係数が30%を超えると、上記小粒径粒子の量が過剰になるため、流動性低下によるトナー飛散や、転写効率の悪化による画質低下を招くおそれがある。
【0083】
なお、上述の調整すべき分級条件とは、たとえば、旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)における分級ロータの回転速度などである。
【0084】
本明細書において、体積平均粒径および変動係数(CV値)は、ベックマン・コールター株式会社製粒度分布測定装置「Multisizer3」によって測定される値である。本明細書において、体積平均粒径とは累積体積分布における大粒径側からの累積体積が50%になる粒径D50Vを示す。体積平均粒径(D50V)および変動係数(CV値)の測定条件を以下に示す。
アパーチャ径:100μm
測定粒子数:50000カウント
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン1.19(ベックマン・コールター株式会社製)
電解液:ISOTON−II(ベックマン・コールター株式会社製)
分散剤:アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム
測定方法:ビーカーに電解液50ml、試料20mgおよび分散剤1mlを加え、超音波分散器(商品名:UH−50、株式会社エスエムテー製)にて超音波周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を調整し、前記装置「Multisizer3」により粒径の測定を行い、得られた測定結果から試料粒子の体積粒度分布を求め、求めた体積粒度分布から体積平均粒径(D50V)を算出する。また、体積粒度分布における標準偏差を求めて、下記式(1)に基づいて変動係数(CV値、%)を算出する。変動係数は、その値が小さいほど、粒度分布幅が狭いことを意味する。
CV値(%)={体積粒度分布における標準偏差/体積平均粒径(μm)}×100
…(1)
【0085】
[混合工程]
ステップS9の混合工程では、ステップS4の第1の分級工程およびステップS8の第2の分級工程にて作製された第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合することにより本発明のトナーを製造する。
【0086】
混合に使用される混合機としては公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。
【0087】
混合工程では、第2のトナー粒子群の含有量が2重量%以上20重量%以下となるように第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合することが好ましい。
【0088】
これにより、トナーにおける、微粉の含有量をより好適な範囲に制御することができるため、流動性および転写効率の不良により生じる画質低下をより確実に防ぐことができ、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができるトナーを製造することができる。第2のトナー粒子群の含有量が2重量%未満であると微粉の含有量が不充分になるため、充分に高精細化および高解像度化された高画質画像を得ることができないおそれがある。また20重量%を超えると、微粉の含有量が多くなりすぎるため流動性が低下し、転写効率の不良による画質低下を招くおそれがある。
【0089】
上記のようにして製造されたトナーには、粉体流動性向上、摩擦帯電性向上、耐熱性向上、長期保存性改善、クリーニング特性改善および感光体表面磨耗特性制御などの機能を担う外添剤を混合してもよい。外添剤としては、たとえば、シリカ微粉末、酸化チタン微粉末およびアルミナ微粉末などが挙げられる。外添剤は、1種を単独で使用でき、または2種以上を併用できる。外添剤の添加量としては、トナーに必要な帯電量、外添剤を添加することによる感光体の摩耗に対する影響、トナーの環境特性などを考慮して、トナー100重量部に対して0.1重量部以上10重量部以下が好適であり、0.1重量部以上2重量部以下がより好適である。なお、外添剤は、混合工程において第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合する前に、それぞれの粒子群に添加してもよい。
【0090】
混合工程が終了すると、ステップS9からステップS10に移行し、本発明のトナーの製造が終了する。
【0091】
上述のようなトナーの製造方法を用いて本発明のトナーを製造することにより、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる本発明のトナーを製造することができる。
【0092】
このようにして製造される本発明のトナーは、そのまま一成分現像剤として使用することができ、またキャリアと混合して二成分現像剤として使用することができる。
【0093】
キャリアとしては、磁性を有する粒子を使用することができる。磁性を有する粒子の具体例としては、たとえば、鉄、フェライトおよびマグネタイトなどの金属、これらの金属とアルミニウムまたは鉛などの金属との合金などが挙げられる。これらの中でも、フェライトが好ましい。
【0094】
また磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどをキャリアとして用いてもよい。磁性を有する粒子を被覆する樹脂としては特に制限されないけれども、たとえば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂、およびフッ素含有重合体系樹脂などが挙げられる。また樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂としても特に制限されないけれども、たとえば、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、およびフェノール樹脂などが挙げられる。
【0095】
キャリアの形状は、球形または扁平形状が好ましい。またキャリアの体積平均粒径は特に制限されるものではないが、高画質化を考慮すると、好ましくは10μm以上100μm以下、さらに好ましくは20μm以上50μm以下である。さらにキャリアの抵抗率は、好ましくは10Ω・cm以上、さらに好ましくは1012Ω・cm以上である。キャリアの抵抗率は、キャリアを0.50cmの断面積を有する容器に入れてタッピングした後、容器内に詰められた粒子に1kg/cmの荷重を掛け、荷重と底面電極との間に1000V/cmの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読取ることにより得られる値である。抵抗率が低いと、現像スリーブ(現像ローラ)にバイアス電圧を印加した際にキャリアに電荷が注入され、感光体にキャリア粒子が付着し易くなる。またバイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなる。
【0096】
キャリアの磁化強さ(最大磁化)は、好ましくは10emu/g〜60emu/g、さらに好ましくは15emu/g〜40emu/gである。磁化強さは現像ローラの磁束密度にもよるけれども、現像ローラの一般的な磁束密度の条件下においては、10emu/g未満であると磁気的な束縛力が働かず、キャリア飛散の原因となるおそれがある。また磁化強さが60emu/gを超えると、キャリアの穂立ちが高くなり過ぎる非接触現像では、潜像担持体である感光体と非接触状態を保つことが困難になる。また接触現像ではトナー像に掃き目が現れ易くなるおそれがある。
【0097】
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの使用割合は特に制限されず、トナーおよびキャリアの種類に応じて適宜選択できるけれども、トナーによるキャリアの被覆率が40%以上80%以下となるようにトナーを用いればよい。また、樹脂被覆キャリア(密度:5g/cm〜8g/cm)に例をとれば、二成分現像剤中に、トナーが二成分現像剤全量の2重量%以上30重量%以下、好ましくは2重量%以上20重量%以下含まれるようにトナーを用いればよい。
【0098】
本発明の二成分現像剤は、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高画質画像を得ることができる本発明のトナーと、上記キャリアとを含むことにより、二成分現像剤の熱凝集を抑制することができ、トナーを安定して潜像担持体に供給することができるため、長期にわたって安定して高画質画像を得ることができる。
【0099】
[画像形成装置]
図2は、本発明のトナーを用いるのに適した画像形成装置100の構成の一例を模式的に示す図である。画像形成装置100は、複写機能、プリンタ機能およびファクシミリ機能を併せ持つ複合機であり、伝達される画像情報に応じて、記録媒体上にフルカラーまたはモノクロの画像を形成する。すなわち、画像形成装置においては、コピアモード(複写モード)、プリンタモードおよびFAXモードという3種の印刷モードを有しており、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置、情報記録記憶媒体、メモリ装置を用いた外部機器からの印刷ジョブの受信などに応じて、図示しない制御部により、印刷モードが選択される。画像形成装置100は、トナー像形成手段20と、転写手段30と、定着手段40と、記録媒体供給手段50と、排出手段60とを含む。トナー像形成手段20を構成する各部材および転写手段30に含まれる一部の部材は、カラー画像情報に含まれるブラック(b)、シアン(c)、マゼンタ(m)およびイエロー(y)の各色の画像情報に対応するために、それぞれ4つずつ設けられる。ここでは、各色に応じて4つずつ設けられる各部材は、各色を表すアルファベットを参照符号の末尾に付して区別し、総称する場合は参照符号のみで表す。
【0100】
トナー像形成手段20は、感光体ドラム21と、帯電手段22と、露光ユニット23と、現像装置24と、クリーニングユニット25とを含む。帯電手段22、現像装置24およびクリーニングユニット25は、感光体ドラム21まわりに、この順序で配置される。帯電手段22は、現像装置24およびクリーニングユニット25よりも鉛直方向下方に配置される。
【0101】
感光体ドラム21は、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない、導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含む潜像担持体である。導電性基体は種々の形状を採ることができ、たとえば、円筒状、円柱状、薄膜シート状などが挙げられる。これらの中でも円筒状が好ましい。導電性基体は導電性材料によって形成される。導電性材料としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、アルミニウム、銅、真鍮、亜鉛、ニッケル、ステンレス鋼、クロム、モリブデン、バナジウム、インジウム、チタン、金、白金などの金属、これらの2種以上の合金、合成樹脂フィルム、金属フィルム、紙などのフィルム状基体にアルミニウム、アルミニウム合金、酸化錫、金、酸化インジウムなどの1種または2種以上からなる導電性層を形成してなる導電性フィルム、少なくとも導電性粒子または導電性ポリマーのいずれかを含有する樹脂組成物などが挙げられる。なお、導電性フィルムに用いられるフィルム状基体としては、合成樹脂フィルムが好ましく、ポリエステルフィルムが特に好ましい。また、導電性フィルムにおける導電性層の形成方法としては、蒸着、塗布などが好ましい。
【0102】
感光層は、たとえば、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層することにより形成される。その際、導電性基体と電荷発生層または電荷輸送層との間には、下引き層を設けることが好ましい。下引き層を設けることによって、導電性基体の表面に存在する傷および凹凸を被覆して、感光層表面を平滑化する、繰り返し使用時における感光層の帯電性の劣化を防止する、少なくとも低温環境下または低湿環境下のいずれかにおける感光層の帯電特性を向上させるといった利点が得られる。また最上層に感光層表面を保護する保護層を設けた耐久性に優れる三層構造の積層感光層であっても良い。
【0103】
電荷発生層は、光照射により電荷を発生する電荷発生物質を主成分とし、必要に応じて公知の結着樹脂、可塑剤、増感剤などを含有する。電荷発生物質としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ペリレンイミド、ペリレン酸無水物などのペリレン系顔料、キナクリドン、アントラキノンなどの多環キノン系顔料、金属および無金属フタロシアニン、ハロゲン化無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、スクエアリウム色素、アズレニウム色素、チアピリリウム色素、カルバゾール骨格、スチリルスチルベン骨格、トリフェニルアミン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、オキサジアゾール骨格、フルオレノン骨格、ビススチルベン骨格、ジスチリルオキサジアゾール骨格またはジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料などが挙げられる。これらの中でも、無金属フタロシアニン顔料、オキソチタニルフタロシアニン顔料、少なくともフローレン環またはフルオレノン環のいずれかを含有するビスアゾ顔料、芳香族アミンからなるビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料などは高い電荷発生能を有し、高感度の感光層を得るのに適する。電荷発生物質は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。電荷発生物質の含有量は特に制限はないけれども、電荷発生層中の結着樹脂100重量部に対して好ましくは5重量部〜500重量部、さらに好ましくは10重量部〜200重量部である。電荷発生層用の結着樹脂としてもこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。結着樹脂は1種を単独で使用できまたは必要に応じて2種以上を併用できる。
【0104】
電荷発生層は、電荷発生物質および結着樹脂ならびに必要に応じて可塑剤、増感剤などのそれぞれ適量を、これらの成分を溶解または分散し得る適切な有機溶媒に溶解または分散して電荷発生層塗液を調製し、この電荷発生層塗液を導電性基体表面に塗布し、乾燥することにより形成できる。このようにして得られる電荷発生層の膜厚は特に制限されないが、好ましくは0.05μm〜5μm、さらに好ましくは0.1μm〜2.5μmである。
【0105】
電荷発生層の上に積層される電荷輸送層は、電荷発生物質から発生する電荷を受け入れて輸送する能力を有する電荷輸送物質および電荷輸送層用の結着樹脂を必須成分とし、必要に応じて公知の酸化防止剤、可塑剤、増感剤、潤滑剤などを含有する。電荷輸送物質としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリ−γ−カルバゾリルエチルグルタメートおよびその誘導体、ピレン−ホルムアルデヒド縮合物およびその誘導体、ポリビニルピレン、ポリビニルフェナントレン、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、9−(p−ジエチルアミノスチリル)アントラセン、1,1−ビス(4−ジベンジルアミノフェニル)プロパン、スチリルアントラセン、スチリルピラゾリン、ピラゾリン誘導体、フェニルヒドラゾン類、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルアミン系化合物、テトラフェニルジアミン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、スチルベン系化合物、3−メチル−2−ベンゾチアゾリン環を有するアジン化合物などの電子供与性物質、フルオレノン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インデノチオフェン誘導体、フェナンスレンキノン誘導体、インデノピリジン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンゾ[c]シンノリン誘導体、フェナジンオキサイド誘導体、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、プロマニル、クロラニル、ベンゾキノンなどの電子受容性物質などが挙げられる。電荷輸送物質は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。電荷輸送物質の含有量は特に制限されないけれども、好ましくは電荷輸送層中の結着樹脂100重量部に対して10重量部〜300重量部、さらに好ましくは30重量部〜150重量部である。電荷輸送層用の結着樹脂としては、この分野で常用されかつ電荷輸送物質を均一に分散できるものを使用でき、たとえば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルブチラール、ポリアミド、ポリエステル、ポリケトン、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、これらの共重合樹脂などが挙げられる。これらの中でも、成膜性、得られる電荷輸送層の耐摩耗性、電気特性などを考慮すると、ビスフェノールZをモノマー成分として含有するポリカーボネート(以後「ビスフェノールZ型ポリカーボネート」と記す)、ビスフェノールZ型ポリカーボネートと他のポリカーボネートとの混合物などが好ましい。結着樹脂は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。
【0106】
電荷輸送層には、電荷輸送物質および電荷輸送層用の結着樹脂と共に、酸化防止剤が含まれることが好ましい。酸化防止剤としてもこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ビタミンE、ハイドロキノン、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、パラフェニレンジアミン、アリールアルカンおよびそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機燐化合物などが挙げられる。酸化防止剤は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。酸化防止剤の含有量は特に制限されないけれども、電荷輸送層を構成する成分の合計量の0.01重量%〜10重量%、好ましくは0.05重量%〜5重量%である。電荷輸送層は、電荷輸送物質および結着樹脂ならびに必要に応じて酸化防止剤、可塑剤、増感剤などのそれぞれ適量を、これらの成分を溶解または分散し得る適切な有機溶媒に溶解または分散して電荷輸送層用塗液を調製し、この電荷輸送層用塗液を電荷発生層表面に塗布し、乾燥することにより形成できる。このようにして得られる電荷発生層の膜厚は特に制限されないが、好ましくは10μm〜50μm、さらに好ましくは15μm〜40μmである。なお、1つの層に、電荷発生物質と電荷輸送物質とが存在する感光層を形成することもできる。その場合、電荷発生物質および電荷輸送物質の種類、含有量、結着樹脂の種類、その他の添加剤などは、電荷発生層および電荷輸送層を別々に形成する場合と同様でよい。
【0107】
本実施の形態では、前述のような、電荷発生物質および電荷輸送物質を用いる有機感光層を形成してなる感光体ドラムを用いるけれども、それに代えて、シリコンなどを用いる無機感光層を形成してなる感光体ドラムを使用できる。
【0108】
帯電手段22は、感光体ドラム21を臨み、感光体ドラム21の長手方向に沿って感光体ドラム21表面から間隙を有して離隔するように配置され、感光体ドラム21表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電手段22には、帯電ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置などを使用できる。本実施の形態では、帯電手段22は感光体ドラム21表面から離隔するように設けられるけれども、それに限定されない。たとえば、帯電手段22として帯電ローラを用い、帯電ローラと感光体ドラム21とが圧接するように帯電ローラを配置しても良く、また帯電ブラシ、磁気ブラシなどの接触帯電方式の帯電器を用いても良い。
【0109】
露光ユニット23は、露光ユニット23から出射される各色情報の光が、帯電手段22と現像装置24との間を通過して感光体ドラム21の表面に照射されるように配置される。露光ユニット23は、画像情報を該ユニット内でブラック(b)、シアン(c)、マゼンタ(m)、イエロー(y)の各色情報の光に分岐し、帯電手段22によって一様な電位に帯電された感光体ドラム21表面を各色情報の光で露光し、その表面に静電潜像を形成する。露光ユニット23には、たとえば、レーザ照射部および複数の反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニットを使用できる。他にもLEDアレイ、液晶シャッタと光源とを適宜組み合わせたユニットを用いてもよい。
【0110】
図3は、本発明のトナーを用いるのに適した現像装置24の構成の一例を模式的に示す図である。現像装置24は、現像槽26とトナーホッパ27とを含む。現像槽26は感光体ドラム21表面を臨むように配置され、感光体ドラム21の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像し、可視像であるトナー像を形成する容器状部材である。現像槽26は、その内部空間にトナーを収容しかつ現像ローラ26a、供給ローラ26b、撹拌ローラ26cなどのローラ部材またはスクリュー部材を収容して回転自在に支持する。現像槽26の感光体ドラム21を臨む側面には開口部が形成され、この開口部を介して感光体ドラム21に対向する位置に現像ローラ26aが回転駆動可能に設けられる。現像ローラ26aは、感光体ドラム21との圧接部または最近接部において感光体ドラム21表面の静電潜像にトナーを供給するローラ状部材である。トナーの供給に際しては、現像ローラ26a表面にトナーの帯電電位とは逆極性の電位が現像バイアス電圧(以下単に「現像バイアス」とする)として印加される。これによって、現像ローラ26a表面のトナーが静電潜像に円滑に供給される。さらに、現像バイアス値を変更することによって、静電潜像に供給されるトナー量(トナー付着量)を制御できる。供給ローラ26bは現像ローラ26aを臨んで回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、現像ローラ26a周辺にトナーを供給する。攪拌ローラ26cは供給ローラ26bを臨んで回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、トナーホッパ27から現像槽26内に新たに供給されるトナーを供給ローラ26b周辺に送給する。トナーホッパ27は、その鉛直方向下部に設けられるトナー補給口(図示せず)と、現像槽26の鉛直方向上部に設けられるトナー受入口(図示せず)とが連通するように設けられ、現像槽26のトナー消費状況に応じてトナーを補給する。またトナーホッパ27を用いず、各色トナーカートリッジから直接トナーを補給するよう構成しても構わない。
【0111】
クリーニングユニット25は、記録媒体にトナー像を転写した後に、感光体ドラム21の表面に残留するトナーを除去し、感光体ドラム21の表面を清浄化する。クリーニングユニット25には、たとえば、クリーニングブレードなどの板状部材が用いられる。なお、本発明の画像形成装置においては、感光体ドラム21として、主に有機感光体ドラムが用いられ、有機感光体ドラムの表面は樹脂成分を主体とするものであるため、帯電手段22によるコロナ放電によって発生するオゾンの化学的作用によって表面の劣化が進行しやすい。ところが、劣化した表面部分はクリーニングユニット25よる擦過作用を受けて摩耗し、徐々にではあるが確実に除去される。したがって、オゾンなどによる表面の劣化の問題が実際上解消され、長期間にわたって、帯電動作による帯電電位を安定に維持することができる。本実施の形態ではクリーニングユニット25を設けるけれども、それに限定されず、クリーニングユニット25を設けなくてもよい。
【0112】
トナー像形成手段20によれば、帯電手段22によって均一な帯電状態にある感光体ドラム21の表面に、露光ユニット23から画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成し、これに現像装置24からトナーを供給してトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルト28に転写した後に、感光体ドラム21表面に残留するトナーをクリーニングユニット25で除去する。この一連のトナー像形成動作が繰り返し実行される。
【0113】
転写手段30は、感光体ドラム21の上方に配置され、中間転写ベルト28と、駆動ローラ29と、従動ローラ31と、中間転写ローラ32b,32c,32m,32yと、転写ベルトクリーニングユニット33、転写ローラ34とを含む。中間転写ベルト28は、駆動ローラ29と従動ローラ31とによって張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材であり、矢符Bの方向、すなわち感光体ドラム21と接する面が感光体ドラム21yから21bに向う方向に移動するように回転駆動する。
中間転写ベルト28が、感光体ドラム21に接しながら感光体ドラム21を通過する際、中間転写ベルト28を介して感光体ドラム21に対向配置される中間転写ローラ32から、感光体ドラム21表面のトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム21の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト28上へ転写される。フルカラー画像の場合、各感光体ドラム21y,21m,21c,21bで形成される各色のトナー画像が、中間転写ベルト28上に順次重ねて転写されることによって、フルカラートナー像が形成される。駆動ローラ29は図示しない駆動手段によってその軸線回りに回転駆動可能に設けられ、その回転駆動によって、中間転写ベルト28を矢符B方向へ回転駆動させる。従動ローラ31は駆動ローラ29の回転駆動に従動回転可能に設けられ、中間転写ベルト28が弛まないように一定の張力を中間転写ベルト28に付与する。中間転写ローラ32は、中間転写ベルト28を介して感光体ドラム21に圧接し、かつ図示しない駆動手段によってその軸線回りに回転駆動可能に設けられる。中間転写ローラ32は、前述のように転写バイアスを印加する図示しない電源が接続され、感光体ドラム21表面のトナー像を中間転写ベルト28に転写する機能を有する。転写ベルトクリーニングユニット33は、中間転写ベルト28を介して従動ローラ31に対向し、中間転写ベルト28の外周面に接触するように設けられる。感光体ドラム21との接触によって中間転写ベルト28に付着し、記録媒体に転写されずに残留するトナーは、記録媒体の裏面を汚染する原因となるので、転写ベルトクリーニングユニット33が中間転写ベルト28表面の残留トナーを除去し回収する。転写ローラ34は、中間転写ベルト28を介して駆動ローラ29に圧接し、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられる。転写ローラ34と駆動ローラ29との圧接部(転写ニップ部)において、中間転写ベルト28に担持されて搬送されて来るトナー像が、後述する記録媒体供給手段50から送給される記録媒体に転写される。トナー像を担持する記録媒体は、定着手段40に送給される。転写手段30によれば、感光体ドラム21と中間転写ベルト28との圧接部において感光体ドラム21から中間転写ベルト28に転写されるトナー像が、中間転写ベルト28の矢符B方向への回転駆動によって転写ニップ部に搬送され、そこで記録媒体に転写される。
【0114】
定着手段40は、転写手段30よりも記録媒体の搬送方向下流側に設けられ、定着ローラ35と加圧ローラ36とを含む。定着ローラ35は図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられ、記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録媒体に定着させる。定着ローラ35の内部には図示しない加熱手段が設けられる。加熱手段は、定着ローラ35表面が所定の温度(加熱温度)になるように定着ローラ35を加熱する。加熱手段には、たとえば、ヒータ、ハロゲンランプなどを使用できる。加熱手段は、後記する定着条件制御手段によって制御される。定着ローラ35表面近傍には温度検知センサが設けられ、定着ローラ35の表面温度を検知する。温度検知センサによる検知結果は、後記する制御手段の記憶部に書き込まれる。定着条件制御手段は、記憶部に書き込まれた検知結果に基づいて、加熱手段の動作を制御する。加圧ローラ36は定着ローラ35に圧接するように設けられ、定着ローラ35の回転駆動に従動回転可能に支持される。加圧ローラ36は、定着ローラ35によってトナーが溶融して記録媒体に定着する際に、トナーと記録媒体とを押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を補助する。定着ローラ35と加圧ローラ36との圧接部が定着ニップ部である。定着手段40によれば、転写手段30においてトナー像が転写された記録媒体が、定着ローラ35と加圧ローラ36とによって挟持され、定着ニップ部を通過する際に、トナー像が加熱下に記録媒体に押圧されることによって、トナー像が記録媒体に定着され、画像が形成される。
【0115】
記録媒体供給手段50は、自動給紙トレイ37と、ピックアップローラ38と、搬送ローラ39a,39bと、レジストローラ41と、手差給紙トレイ42とを含む。自動給紙トレイ37は画像形成装置100の鉛直方向下部に設けられ、記録媒体を貯留する容器状部材である。記録媒体には、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート、葉書などがある。ピックアップローラ38は、自動給紙トレイ37に貯留される記録媒体を1枚ずつ取り出し、用紙搬送路S1に送給する。搬送ローラ39aは互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、記録媒体をレジストローラ41に向けて搬送する。レジストローラ41は互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、搬送ローラ39aから送給される記録媒体を、中間転写ベルト28に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。手差給紙トレイ42は、手動動作によって記録媒体を画像形成装置内に取り込む装置であり、手差給紙トレイ42から取り込まれる記録媒体は、搬送ローラ39bによって用紙搬送路S2内を通過し、レジストローラ41に送給される。記録媒体供給手段50によれば、自動給紙トレイ37または手差給紙トレイ42から1枚ずつ供給される記録媒体を、中間転写ベルト28に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給する。
【0116】
排出手段60は、搬送ローラ39cと、排出ローラ43と、排出トレイ44とを含む。搬送ローラ39cは、用紙搬送方向において定着ニップ部よりも下流側に設けられ、定着手段40によって画像が定着された記録媒体を排出ローラ43に向けて搬送する。排出ローラ43は、画像が定着された記録媒体を、画像形成装置100の鉛直方向上面に設けられる排出トレイ44に排出する。排出トレイ44は、画像が定着された記録媒体を貯留する。
【0117】
画像形成装置100は、図示しない制御手段を含む。制御手段は、たとえば、画像形成装置100の内部空間における上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。制御手段の記憶部には、画像形成装置100の上面に配置される図示しない操作パネルを介する各種設定値、画像形成装置100内部の各所に配置される図示しないセンサなどからの検知結果、外部機器からの画像情報などが入力される。また、各種手段を実行するプログラムが書き込まれる。各種手段とは、たとえば、記録媒体判定手段、付着量制御手段、定着条件制御手段などである。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラ、テレビジョン受像機、ビデオレコーダ、DVD(
Digital Versatile Disc)レコーダ、HDDVD(High-Definition Digital Versatile
Disc)、ブルーレイディスクレコーダ、ファクシミリ装置、携帯端末装置などが挙げられる。演算部は、記憶部に書き込まれる各種データ(画像形成命令、検知結果、画像情報など)および各種手段のプログラムを取り出し、各種判定を行う。制御部は、演算部の判定結果に応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部および演算部は中央処理装置(CPU、Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路を含む。制御手段は、前述の処理回路とともに主電源を含み、電源は制御手段だけでなく、画像形成装置100内部における各装置にも電力を供給する。
【0118】
このように、本発明の現像装置24は、本発明の二成分現像剤を用いて現像を行うことにより、感光体ドラム21上に高精細で高解像度のトナー像を形成することができる。したがって、本発明の画像形成装置100は、本発明の現像装置24を備えることにより、フィルミングの発生を抑え、定着性および転写効率を良好にでき、高精細で高解像度の高画質画像を形成することができる。
【実施例】
【0119】
以下に本発明を実施例および比較例を用いて具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り特に本実施例に限定されるものではない。なお、本実施例および比較例では、酸価が5mgKOH/g以上の結着樹脂を極性を有する結着樹脂とし、それ以外のものは極性を有しない結着樹脂と判断した。また、酸価が3mgKOH/g未満の離型剤を低極性の離型剤と判断し、それ以外のものは高極性の離型剤と判断した。
【0120】
〔物性値測定方法〕
実施例および比較例における各物性値は、以下に示すようにして測定した。
【0121】
[結着樹脂のガラス転移点(Tg)]
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じ、試料(結着樹脂)1gを昇温速度毎分10℃(10℃/min)で加熱してDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線のガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移点(Tg)として求めた。
【0122】
[結着樹脂の軟化点(Tm)]
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)において、荷重10kgf/cm(9.8×10Pa)を与えて試料(結着樹脂)1gがダイから押出されるように設定し、昇温速度毎分6℃(6℃/min)で加熱し、ダイから試料の半分量が流出したときの温度を軟化点として求めた。ダイには、ノズル口径1mm、長さ1mmのものを使用した。
【0123】
[結着樹脂および離型剤の酸価]
テトラヒドロフラン(THF)50mLに、試料(結着樹脂または離型剤)5gを溶解させ、指示薬としてフェノールフタレインのエタノール溶液を数滴加えた後、0.1モル/Lの水酸化カリウム(KOH)水溶液で滴定を行なった。試料溶液の色が無色から紫色に変化した点を終点とし、終点に達するまでに要した水酸化カリウム水溶液の量と滴定に供した試料の重量とから、酸価(mgKOH/g)を算出した。
【0124】
[離型剤の融点]
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、試料(離型剤)1gを昇温速度毎分10℃(10℃/min)で温度20℃から200℃まで昇温させ、次いで200℃から20℃に急冷させる操作を2回繰返し、DSC曲線を得た。そして、2回目の操作で得られるDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの頂点の温度を離型剤の融点として求めた。
【0125】
[体積平均粒径(D50V)および変動係数(CV値)]
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター株式会社製)50mlに、試料(第1または第2のトナー粒子群)20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム(分散剤)1mlを加え、超音波分散器(商品名:UH−50、株式会社エスエムテー製)によって超音波周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を調整した。
【0126】
この測定用試料について、粒度分布測定装置(商品名:Multisizer3、ベックマン・コールター株式会社製)を用いて、アパーチャー径100μm、測定粒子数50000カウントの条件下に粒径の測定を行い、得られた測定結果から試料粒子の体積粒度分布を求め、求めた体積粒度分布から体積平均粒径D50V(μm)を算出した。また、体積粒度分布における標準偏差を求めて、上述の式(1)に基づいて変動係数(CV値、%)を算出した。
【0127】
(実施例1)
〔第1のトナー粒子群の製造〕
[第1の前混合工程および第1の溶融混練工程]
ポリエステル(結着樹脂、商品名:FC1494、三菱レイヨン株式会社製、ガラス転移点(Tg):62℃、軟化点(Tm):127℃、酸価:6.0)82.3重量%(100重量部)、マスターバッチ(C.I.ピグメントレッド57:1(着色剤)を40重量%含有)12重量%(14.6重量部)、パラフィンワックス(離型剤、商品名:HNP11、日本精鑞株式会社製、融点:68℃、酸価:1.0以下)4.2重量%(5.1重量部)、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤、商品名:BONTRON E−84、オリエント化学株式会社製)1.5重量%(1.8重量部)をこの配合割合で含むトナー原料を、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)によって10分間混合した。そして、得られたトナー原料混合物を二軸押出混練機(商品名:PCM−65、株式会社池貝製)にて溶融混練して第1の溶融混練物を得た。
【0128】
[第1の粉砕工程]
第1前混合工程および第1の溶融混練工程にて得られた第1の溶融混練物を室温まで冷却して固化させた後、カッティングミル(商品名:VM−16、菱興産業株式会社製)で粗粉砕した。続いて、粗粉砕によって得られた粗粉砕物を、流動層型ジェット式粉砕機(商品名:カウンタジェットミル、ホソカワミクロン株式会社製)によって粉砕し、第1の粉砕物を得た。
【0129】
[第1の分級工程]
粉砕工程にて得られた粉砕物を、ロータリー式風力分級機(ホソカワミクロン株式会社製)にて過粉砕トナー粒子を分級除去し、体積平均粒径5.5μmの第1のトナー粒子群を作製した。
【0130】
〔第2のトナー粒子群の製造〕
[第2の前混合工程および第2の溶融混練工程]
ポリエステル(結着樹脂、商品名:FC1469、三菱レイヨン株式会社製、ガラス転移点(Tg):62℃、軟化点(Tm):120℃、酸価:6.0)82.3重量%(100重量部)、マスターバッチ(C.I.ピグメントレッド57:1(着色剤)を40重量%含有)12重量%(14.6重量部)、カルナバワックス(離型剤、商品名:REFINED CARNAUBA WAX、株式会社加藤洋行製、融点:83℃、酸価:8.0、4.2重量%(5.1重量部)、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤、商品名:BONTRON E−84、オリエント化学株式会社製)1.5重量%(1.8重量部)をこの配合割合で含むトナー原料を、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)によって10分間混合した。そして、得られたトナー原料混合物を二軸押出混練機(商品名:PCM−65、株式会社池貝製)にて溶融混練して第2の溶融混練物を得た。
【0131】
[第2の粉砕工程]
第2の前混合工程および第2の溶融混練工程にて得られた第2の溶融混練物を室温まで冷却して固化させた後、カッティングミル(商品名:VM−16、菱興産業株式会社製)で粗粉砕した。続いて、粗粉砕によって得られた粗粉砕物を、流動層型ジェット式粉砕機(商品名:カウンタジェットミル、ホソカワミクロン株式会社製)によって粉砕し、第2の粉砕物を得た。
【0132】
[第2の分級工程]
第2の粉砕工程にて得られた第2の粉砕物を、ロータリー式風力分級機(ホソカワミクロン株式会社製)にて過粉砕トナー粒子を分級除去し、体積平均粒径4.0μm、変動係数(CV値)25%の第2のトナー粒子群を作製した。
【0133】
〔トナーの製造〕
[混合工程]
第1のトナー粒子群および第2のトナー粒子群の各100重量部に対して、シリカ微粒子(外添剤、商品名:R972、日本アエロジル社製)を1.2重量部外添した後、第2のトナー粒子群の含有量が18重量%となるように第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合器(商品名:ヘンシェルミキサ、三井鉱山株式会社製)によって混合撹拌することによって実施例1のトナーを製造した。
【0134】
(実施例2)
第2の前混合工程にて、結着樹脂として第1の前混合工程にて用いたものと同様のポリエステル(結着樹脂、商品名:FC1494、三菱レイヨン株式会社製、ガラス転移点(Tg):62℃、軟化点(Tm):127℃、酸価:6.0)を使用した以外は、実施例1と同様にして実施例2のトナーを製造した。
【0135】
(実施例3)
第1の分級工程にて、体積平均粒径7.2μmの第1のトナー粒子群を作製するように分級条件を調整した以外は、実施例1と同様にして実施例3のトナーを製造した。
【0136】
(実施例4)
第2の分級工程にて、体積平均粒径5.2μm、変動係数(CV値)25%の第2のトナー粒子群を作製するように分級条件を調整した以外は、実施例1と同様にして実施例4のトナーを製造した。
【0137】
(実施例5)
第1の分級工程にて、体積平均粒径3.8μmの第1のトナー粒子群を作製するように分級条件を調整し、第2の分級工程にて、体積平均粒径3.3μm、変動係数(CV値)25%の第2のトナー粒子群を作製するように分級条件を調整した以外は、実施例1と同様にして実施例5のトナーを製造した。
【0138】
(実施例6)
第2の分級工程にて、体積平均粒径2.8μm、変動係数(CV値)25%の第2のトナー粒子群を作製するように分級条件を調整した以外は、実施例1と同様にして実施例4のトナーを製造した。
【0139】
(実施例7)
第1の前混合工程にて、ポリエステル(結着樹脂、商品名:FC1494、三菱レイヨン株式会社製、ガラス転移点(Tg):62℃、軟化点(Tm):127℃、酸価:6.0)82.7重量%(100重量部)、マスターバッチ(C.I.ピグメントレッド57:1(着色剤)を40重量%含有)12重量%(14.5重量部)、パラフィンワックス(離型剤、商品名:HNP11、日本精鑞株式会社製、融点:68℃、酸価:1.0以下)3.8重量%(4.6重量部)、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤、商品名:BONTRON E−84、オリエント化学株式会社製)1.5重量%(1.8重量部)を使用した以外は、実施例1と同様にして実施例7のトナーを製造した。
【0140】
すなわち、実施例7のトナーは、第1の前混合工程にて添加したパラフィンワックス(離型剤)の添加量が実施例1のトナーとは異なる。
【0141】
(実施例8)
第2の前混合工程にて、ポリエステル(結着樹脂、商品名:FC1469、三菱レイヨン株式会社製、ガラス転移点(Tg):62℃、軟化点(Tm):120℃、酸価:6.0)82.7重量%(100重量部)、マスターバッチ(C.I.ピグメントレッド57:1(着色剤)を40重量%含有)12重量%(14.5重量部)、カルナバワックス(離型剤、商品名:REFINED CARNAUBA WAX、株式会社加藤洋行製、融点:83℃、酸価8.0)3.8重量%(4.6重量部)、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤、商品名:BONTRON E−84、オリエント化学株式会社製)1.5重量%(1.8重量部)を使用した以外は、実施例1と同様にして実施例8のトナーを製造した。
【0142】
すなわち、実施例8のトナーは、第2の前混合工程にて添加したカルナバワックス(離型剤)の添加量が実施例1のトナーとは異なる。
【0143】
(実施例9)
第1の前混合工程にて、離型剤としてパラフィンワックス(離型剤、商品名:HNP10、日本精鑞株式会社製、融点:75℃、酸価:1.0以下)を使用した以外は、実施例1と同様にして実施例9のトナーを製造した。
【0144】
(実施例10)
混合工程にて、第2のトナー粒子群の含有量が23重量%となるようにした以外は、実施例1と同様にして実施例10のトナーを製造した。
【0145】
(実施例11)
混合工程にて、第2のトナー粒子群の含有量が1.5重量%となるようにした以外は、実施例1と同様にして実施例11のトナーを製造した。
【0146】
(比較例1)
第2の前混合工程にて、離型剤として第1の前混合工程にて用いたものと同様のパラフィンワックス(離型剤、商品名:HNP11、日本精鑞株式会社製、融点:68℃、酸価:1.0以下)を使用した以外は、実施例1と同様にして比較例1のトナーを製造した。
【0147】
(比較例2)
第1の前混合工程にて、離型剤として第2の前混合工程にて用いたものと同様のカルナバワックス(離型剤、商品名:REFINED CARNAUBA WAX、株式会社加藤洋行製、融点:83℃、酸価8.0)を使用した以外は、実施例1と同様にして比較例2のトナーを製造した。
【0148】
(比較例3)
第1の前混合工程にて、離型剤としてカルナバワックス(離型剤、商品名:REFINED CARNAUBA WAX、株式会社加藤洋行製、融点:83℃、酸価8.0)を使用し、第2の前混合工程にて、離型剤としてパラフィンワックス(離型剤、商品名:HNP11、日本精鑞株式会社製、融点:68℃、酸価:1.0以下)を使用した以外は、実施例1と同様にして比較例3のトナーを製造した。
【0149】
実施例1〜11および比較例1〜3のトナーにおける、第1および第2のトナー粒子群に使用された結着樹脂の酸価および軟化点(Tm)、離型剤の酸価、含有量および融点、各トナー粒子群の粒度分布、ならびにトナーにおける第2のトナー粒子群の含有量を表1に示す。
【0150】
【表1】

【0151】
〔二成分現像剤の製造〕
キャリアとして、体積平均粒径45μmのフェライトコアキャリアを用いて、このキャリアに対する実施例1〜11および比較例1〜3のトナーの被覆率がそれぞれ60%となるようにV型混合機(商品名:V−5、株式会社特寿工作所製)にて、トナーとキャリアとを20分間混合して二成分現像剤を製造した。
【0152】
〔評価〕
実施例1〜11および比較例1〜3のトナーをそれぞれ含む二成分現像剤を用いて、フィルミング、定着性、転写効率、画像再現性およびトナー飛散を、下記の方法によって評価した。各評価の結果および総合評価の結果を表2に示す。
【0153】
[フィルミング]
現像ローラへのトナー付着量が0.6mg/cm〜0.7mg/cmとなり、記録用紙上に形成される未定着トナー画像の単色ソリッド部におけるトナー付着量が0.5mg/cmとなるように調整して、各トナー単色で、画像ソリッド部および文字部を含む原稿濃度5%の評価チャートを記録用紙10000枚に形成する連続実写テストを行なった。10000枚の連続実写テスト後、現像ローラおよび感光体部材の長手方向の実使用する長さに相当するソリッド画像を出力させ、得られたソリッド画像を目視によって観察し、ソリッド画像への筋またはフィルミング痕の発生の有無を判断した。また感光体表面を目視によって観察し、フィルミングの有無を判断した。評価基準は以下のとおりである。
○:画像上および感光体表面とも問題がない。
△:画像上には問題がないが、感光体表面にフィルミングが確認される。
×:画像上および感光体表面ともに問題が確認される。
【0154】
[定着性]
カラー複写機(商品名:MX−2700、シャープ株式会社製)を改造したものを用いて、記録用紙(商品名:PPC用紙SF−4AM3、シャープ株式会社製)に、縦20mm、横50mmの長方形状のベタ画像部を含むサンプル画像を、ベタ画像部における未定着状態でのトナーの記録用紙への付着量が0.5mg/cmとなるように調整して未定着画像を形成し、カラー複写機の定着部を用いて作成した外部定着器を用いて定着画像を作成した。定着プロセス速度は124mm/秒とし、定着ローラの温度を130℃から5℃刻みで温度を上げ、低温オフセットも高温オフセットも起こらない定着ローラの表面温度の範囲を求め、これを定着非オフセット域(℃)とした。非オフセット域における最小値を最低定着温度(℃)とし、非オフセット域の最大値を高温オフセット発生温度(℃)とした。
【0155】
また、高温および低温オフセットの定義は、定着時にトナーが記録用紙に定着せずに定着ローラに付着したままローラが一周した後に記録用紙に付着することとした。
◎:定着非オフセット域が60℃以上である。
○:定着非オフセット域が45℃以上60℃未満である。
△:定着非オフセット域が35℃以上45℃未満である。
×:定着非オフセット域が35℃未満である。
【0156】
[転写効率]
転写効率は、1次転写において感光体ドラム表面から中間転写ベルトに転写されたトナーの割合であり、転写前の感光体ドラムに存在するトナー量の割合を100%として算出した。転写前の感光体ドラムに存在するトナー量は、転写前の感光体ドラムに存在するトナー量を帯電量測定装置(商品名:210HS−2A、トレック・ジャパン株式会社製)を用いて吸引し、この吸引したトナーの量を測定することによって得た。また中間転写ベルトに転写されたトナー量も、同様にして得た。評価基準は以下のとおりである。
◎:転写効率が95%以上である。
○:転写効率が90%以上95%未満である。
△:転写効率が85%以上90%未満である。
×:転写効率が85%未満である。
【0157】
[画像再現性]
カラー複写機(商品名:MX-2700、シャープ株式会社製)によって画像濃度が0.3であり、直径5mmのハーフトーン画像を、画像濃度0.3以上0.5以下で複写できる条件において、線幅が正確に100μmである細線のオリジナル画像が形成される原稿を複写し、得られたコピー画像を測定用サンプルとした。この測定用サンプルを、粒子アナライザ(商品名:ルーゼックス450、株式会社ニレコ製)を用いて100倍に拡大したモニタ画像から、インジケータによって測定用サンプルに形成される細線の線幅を測定した。細線には凹凸があり、線幅は測定位置によって異なるので、複数の測定位置において線幅を測定して平均値をとり、この線幅を測定用サンプルの線幅とした。測定用サンプルの線幅を、原稿の線幅である100μmで除し、得られた値を100倍したものを細線再現性の値として得た。この細線再現性の値が100に近いほど、細線の再現性がよく、画像再現性に優れ、解像性に優れることを示す。評価基準は次のとおりである。なお、画像濃度は、反射濃度計(商品名:RD−918、マクベス社製)によって測定された光学反射濃度を示す。
◎:細線再現性の値が100以上105未満である。
○:細線再現性の値が105以上115未満である。
△:細線再現性の値が115以上125未満である。
×:細線再現性の値が125以上である。
【0158】
[トナー飛散]
カラー複写機(商品名:MX-2700、シャープ株式会社製)の現像槽に二成分現像剤を充填し、温度35℃、相対湿度80%の高温高湿環境中で3時間現像槽を空転させた。空転開始前および空転後における二成分現像剤中のトナー濃度の差を求め、得られた差の値について、下記の評価基準に基づいてトナー飛散を評価した。
◎:非常に良好。トナー濃度の差が、空転開始前のトナー濃度に対して0.5%未満である。
○:良好。トナー濃度の差が、空転開始前のトナー濃度に対して0.5%以上1%未満である。
△:実使用上問題なし。トナー濃度の差が、空転開始前のトナー濃度に対して1%以上1.5%未満である。
×:不良。トナー濃度の差が、空転開始前のトナー濃度に対して1.5%以上である。
【0159】
[総合評価]
総合評価の評価基準は次のとおりである。
◎:非常に良好。各評価結果に△および×がない。
○:良好。各評価結果に×がなく、△が1個である。
△:実使用上問題なし。各評価結果に×がなく、△が2個以上である。
×:不良。各評価結果に少なくとも1つ×がある。
【0160】
【表2】

【0161】
表2に示した結果から、本発明における実施例1〜11のトナーを用いた二成分現像剤は、比較例1〜3の二成分現像剤と比較して、以下のように優れていることが明らかである。
【0162】
実施例1〜11のトナーを用いた二成分現像剤は、第1のトナー粒子群に、結着樹脂に対して低極性の離型剤を使用し、第2のトナー粒子群に、結着樹脂に対して高極性の離型剤を使用したため、フィルミングおよびトナー飛散の発生が少なく、定着性および転写効率が良好で、画像再現性に優れた高画質画像を得ることができる。
【0163】
一方、比較例1のトナーを用いた二成分現像剤は、第2のトナー粒子群に、結着樹脂に対して低極性の離型剤を使用したため、小粒径トナーにおける離型剤の分散性が悪化し、フィルミングの発生が見られた。また転写効率も悪化した。
【0164】
また比較例2のトナーを用いた二成分現像剤は、第1のトナー粒子群に、結着樹脂に対して高極性の離型剤を使用したため、大粒径トナーにおける分散性が向上することにより、定着性の悪化が見られた。
【0165】
また比較例3のトナーを用いた二成分現像剤は、第1のトナー粒子群に、結着樹脂に対して高極性の離型剤を使用し、第2のトナー粒子群に、結着樹脂に対して低極性の離型剤を使用したため、フィルミングの発生が見られ、転写効率および定着性が悪化した。
【0166】
なお、本実施例においては、電子写真用トナーとして、着色剤としてC.I.ピグメントレッド57:1を含有したマゼンタトナーを例示したが、これに限定されるものではなく、上記着色剤に代えて、先に例示した各種着色剤を含有させた他のトナーによっても同様にして本実施例を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【0167】
【図1】本発明のトナーの製造方法の手順の一例を示すフロー図である。
【図2】本発明のトナーを用いるのに適した画像形成装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図3】本発明のトナーを用いるのに適した現像装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0168】
100 画像形成装置
20 トナー像形成手段
30 転写手段
40 定着手段
50 記録媒体供給手段
60 排出手段
21 感光体ドラム
22 帯電手段
23 露光ユニット
24 現像装置
25 クリーニングユニット
26 現像槽
27 トナーホッパ
28 中間転写ベルト
29 駆動ローラ
31 従動ローラ
32 中間転写ローラ
33 転写ベルトクリーニングユニット
34 転写ローラ
35 定着ローラ
36 加圧ローラ
37 自動給紙トレイ
38 ピックアップローラ
39 搬送ローラ
41 レジストローラ
42 手差給紙トレイ
43 排出ローラ
44 排出トレイ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を含む第1のトナー粒子群と、
少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を含み、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群とを含んで構成されることを特徴とするトナー。
【請求項2】
第1および第2の結着樹脂は、酸価が5mgKOH/g以上であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
第1の離型剤は、酸価が3mgKOH/g未満であり、第2の離型剤は、酸価が3mgKOH/g以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
【請求項4】
第1の結着樹脂の軟化点は、第2の結着樹脂の軟化点よりも高いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナー。
【請求項5】
第1および第2の結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のトナー。
【請求項6】
第1の離型剤は、融点が70℃以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のトナー。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1つに記載のトナーの製造方法であって、
少なくとも極性を有する第1の結着樹脂、第1の着色剤および第1の結着樹脂に対して低極性の第1の離型剤を混合して第1の混合物を作製する第1の前混合工程と、
第1の混合物を溶融混練して第1の溶融混練物を作製する第1の溶融混練工程と、
第1の溶融混練物を粉砕して第1の粉砕物を作製する第1の粉砕工程と、
第1の粉砕物を分級して第1のトナー粒子群を作製する第1の分級工程と、
少なくとも極性を有する第2の結着樹脂、第2の着色剤および第2の結着樹脂に対して高極性の第2の離型剤を混合して第2の混合物を作製する第2の前混合工程と、
第2の混合物を溶融混練して第2の溶融混練物を作製する第2の溶融混練工程と、
第2の溶融混練物を粉砕して第2の粉砕物を作製する第2の粉砕工程と、
第2の粉砕物を分級して、第1のトナー粒子群よりも体積平均粒径の小さい第2のトナー粒子群を作製する第2の分級工程と、
第1のトナー粒子群と第2のトナー粒子群とを混合する混合工程とを含むことを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項8】
第1のトナー粒子群の体積平均粒径が4μm以上7μm以下であり、第2のトナー粒子群の体積平均粒径が3μm以上5μm以下であることを特徴とする請求項7に記載のトナーの製造方法。
【請求項9】
第1の前混合工程において、第1の離型剤を第1の混合物に対して4.0重量%以上混合し、第2の前混合工程において、第2の離型剤を第2の混合物に対して4.0重量%以上混合することを特徴とする請求項7または8に記載のトナーの製造方法。
【請求項10】
請求項1〜6のいずれか1つに記載のトナーとキャリアとを含むことを特徴とする二成分現像剤。
【請求項11】
請求項10に記載の二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置。
【請求項12】
請求項11に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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